Annað lögmál varmafræðinnar og gróðurhúsaáhrifin

Sumir “efasemdarmenn” gera því stundum í skónna að útskýringar varðandi hnattræna hlýnun séu í mótsögn við annað lögmál varmafræðinnar. En er það rétt? Til að svara því, þá þurfum við fyrst að vita hvernig hnattræn hlýnun á sér stað. Svo verðum við að skoða hvað annað lögmál varmafræðinar er og hvernig hægt er að nota það varðandi hnattræna hlýnun. Hnattræn hlýnun virkar í stuttu máli svona:

Sólin hitar Jörðina. Jörðin og andrúmsloftið geislar hita aftur út í geim. Mestu af geisluninni sem kemur frá sólinni er útgeislað aftur, svo að meðalhiti Jarðar er í grófum dráttum nokkuð stöðugur. Gróðurhúsalofttegundir halda einhverju af þeim varma sem er útgeislað nærri yfirborði Jarðar, sem gerir það erfiðara að losa sig við varmann, svo Jörðin hlýnar sem svar við aukinni geislun. Gróðurhúsalofttegundir gera það að verkum að jörðin hlýnar – svona svipað og teppi sem heldur hita á líkama – og þannig fáum við hnattræna hlýnun. Sjá t.d. hér til að fá ýtarlegri útskýringar á þessu.

Annað lögmál varmafræðinnar hefur verið orðað á marga vegu. Fyrir okkar tilfelli, þá orðaði Rudolf Clausius það best:

“Varmi getur almennt ekki streymt af sjálfsdáðum frá hlut með lágu hitastigi til hlutar með hærra hitastig.”

Þannig að ef þú setur eitthvað heitt við hliðina á einhverju köldu, þá verður heiti hluturinn ekki heitari og sá kaldi getur ekki orðið kaldari. Þetta er svo augljóst að þarf ekki einu sinni vísindamann til að segja okkur það, við þekkjum það frá okkar eigin daglega lífi. Ef þú setur ísmola í drykkinn þinn þá mun drykkurinn ekki sjóða!

“Efasemdarmennirnir” segja okkur, að þar sem andrúmsloftið, þar með talið gróðurhúsalofttegundirnar, er kaldara en yfirborð Jarðar, þá geti það ekki hitað Jörðina. Ef það gerðist, þá þýddi það að varmi þyrfti að streyma frá köldu til heitara, í augljósri mótsögn við annað lögmál varmafræðinnar.

Hafa loftslagsvísindamenn þá gert einhver augljós byrjenda mistök? Að sjálfsögðu ekki! “Efasemdarmennirnir” hunsa þá staðreynd að Jörðin er í raun hituð af sólinni, sem gerir gæfu muninn.

Til að skoða af hverju, hugsaðu þér teppi sem heldur þér hlýjum. Ef þér er kalt, þá mun teppi utan um líkamann gera það að verkum að þér hlýnar. Af hverju? Það er vegna þess að líkami þinn leiðir frá sér varma og varminn sleppur frá líkamanum út í umhverfið. Þegar þú vefur um þig teppi, þá mun minna af varma sleppa frá þér, eitthvað af varmanum mun verða við líkamann og hita þig upp. Þér hitnar vegna þess að varminn sem líkaminn leiðir frá sér getur ekki sloppið eins hratt frá þér og áður.

Ef þú setur teppið utan um gínu, sem ekki leiðir frá sér hita, þá mun það ekki hafa nokkur áhrif. Gínan mun ekki verða heitari af sjálfsdáðum. Það er líka alveg augljóst!

Er notkun á teppi nákvæmt líkan varðandi hnattræna hlýnun vegna gróðurhúsalofttegunda? Það er vissulega munur í því hvernig varminn verður til og hvernig hann sleppur og líkami okkar getur leitt frá sér breytilegu magni varma, ólíkt styrk sólarinnar sem er í nokkru jafnvægi. En þegar við ræðum um annað lögmál varmafræðinnar, þar sem við erum aðeins að tala um streymi varma, þá er samanburðurinn ágætur. Annað lögmálið segir ekkert um það hvernig varminn verður til, aðeins um hvernig hann streymir á milli hluta.

Til að taka þetta saman: Varmi frá sólinni hitar Jörðina, eins og varmi frá líkama þínum heldur þér heitum. Jörðin geislar varma út í geim og líkami þinn leiðir frá sér varma út í umhverfið. Gróðurhúsalofttegundir hægja á því hvernig varmatapið frá yfirborði Jarðar tapast, eins og teppið hægir á því hvernig varmi leiðir frá líkamanum. Niðurstaðan er í báðum tilfellum sú sama, yfirborð Jarðar eða líkami þinn, verður hlýrri.

Þannig að hnattræn hlýnun brýtur ekki í bága við annað lögmál varmafræðinnar. Ef einhver segir þér annað, þá skaltu bara muna að þú ert hlý manneskja, en ekki einhver köld gína.

Heimild:

The greenhouse effect and the 2nd law of thermodynamics

Tengt efni á loftslag.is

Athugasemdir

ummæli

About Sveinn Atli

Sveinn Atli: Fjölskyldumaður, skrifstofublók, nemi og áhugamaður um loftslagsmál.